液晶表示装置
【課題】織布または不織布の繊維状物質の向きと偏光板の透過軸の方向との関係に関わらず、光漏れの無い、良好なコントラストを持つ液晶表示装置を提供する。
【解決手段】繊維状物質１１２,１１５の織布または不織布を芯材とする透明樹脂１１３,１１６からなる複合樹脂の基板１１１,１１４と液晶層１３１の間に偏光板１２１,１２３を配置する。繊維状物質１１２,１１５には、織布又は不織布を用いる。
【解決手段】繊維状物質１１２,１１５の織布または不織布を芯材とする透明樹脂１１３,１１６からなる複合樹脂の基板１１１,１１４と液晶層１３１の間に偏光板１２１,１２３を配置する。繊維状物質１１２,１１５には、織布又は不織布を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に複合樹脂を基板として用いて高品質の画像表示を実現する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄くて割れにくく、曲げられる液晶ディスプレイを実現させるために、基板の素材をガラスからプラスチック類に置き換える検討が進められている。その中でも、熱膨張係数を抑えることを目的に織布状のガラス繊維の周囲をプラスチックで成形した複合樹脂基板が有望視されている。この場合、光学異方性の小さいプラスチックを用いても、ガラス繊維とプラスチックの熱膨張係数の差から基板成形時の残留応力が局所的に掛かる。これが微視的な光学異方性を生じさせ、偏光制御を動作原理とする液晶ディスプレイの表示品質を低下させる原因となる。
【０００３】
特許文献１は、繊維状物質としてのガラス繊維の織布を芯材とした複合樹脂部材を液晶表示装置の基板として用いる際に、偏光板とガラス繊維の方向、ラビングの方向とガラス繊維の方向を規定することを開示する。すなわち、特許文献１では、織布の縦糸または横糸にあたるガラス繊維のいずれかの方向と偏光板の透過軸の方向を略平行もしくは略直交としている。また、織布の縦糸または横糸にあたるガラス繊維のいずれかの方向と液晶分子を配向させるためのラビングの方向を略平行もしくは略直交としている。
【０００４】
一般に、ガラス繊維等の繊維状物質（代表的には、ガラス繊維）を芯材にした複合樹脂では、成形の際の残留応力のためにガラス繊維の向きに沿って局所的な光学異方性が生じやすく、液晶表示装置の基板として用いると光漏れの原因となる。特許文献１では、ガラス繊維の方向と、偏光板の向きやラビングの方向を規定することで光漏れを抑えることができるとしている。
【特許文献１】特開２００４−２８００７１号公報
【特許文献２】ＷＯ２００３／０６４５３０号公報
【特許文献３】ＷＯ２００３／０６４５３５号公報
【特許文献４】特開２００６−２６４１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶表示装置においては、一般に、液晶層の両面に配置する偏光板の透過軸の方向を、観察者から見てプラス４５°、マイナス４５°(偏光板同士は直交状態)となるように配置する。これは視野角によるコントラスト比の変化を観察者から見て左右方向に均等化させるためである。しかし、ガラス繊維を織り込んで長い織布を作るには、織機の機構上、織布の長手方向が縦糸にあたるガラス繊維の向きとなる。したがって、一般にガラス繊維の向きは織布の外形長手方向に対して略平行(縦糸)または略直交(横糸)となる。
【０００６】
偏光板の透過軸を観察者から見て４５°に傾けるため、ガラス繊維を織布の芯材にした複合樹脂も、縦糸または横糸にあたるガラス繊維が４５°に傾いた状態で基板として切り出す必要がある。このため、材料の利用効率が非常に悪いという問題があった（図１１で後述）。
【０００７】
また、特許文献１では縦糸、横糸にあたるガラス繊維が規則的に交錯している織布の代わりに、方向が必ずしも規則的ではないガラス繊維の不織布を芯材とした複合樹脂も用いることが出来るとしている。しかし、偏光板の透過軸に対して非平行もしくは非垂直なガラス繊維が含まれているために、その方向の光学異方性による光漏れを防ぐことができず、コントラスト低下の原因となる。
【０００８】
上記したように、薄くて割れにくく、曲げられる液晶表示装置を実現させるために、基板の素材をガラスから樹脂に置き換える検討が進められている。その中でも、熱膨張係数を抑えることを目的に織布状のガラス繊維の周囲を透明樹脂で成形した複合樹脂基板が有望視されている。ただし、この場合、どんなに光学異方性の小さい透明樹脂を用いても、ガラス繊維と樹脂の熱膨張係数の差から基板成形時の残留応力が局所的に掛かり、これが微視的な光学異方性を生じさせ、偏光制御を動作原理とする液晶表示装置の表示品質を低下させる原因となっていた。このことを、従来のガラス基板を用いた液晶表示装置の構成との比較で説明する。
【０００９】
図７は、従来のガラス基板を用いた液晶表示装置の概略構成と光の状態の説明図である。ガラス基板７１１、７１２の間に液晶層１３１が封入され、ガラス基板７１１、７１２の液晶層１３１と面する側の反対側に、それぞれ偏光板１２１、１２３が配置されている。観察者から見て、偏光板１２１の透過軸１２２と偏光板１２３の透過軸１２４はそれぞれ約４５度に傾けられ、透過軸１２２と透過軸１２４は互いに直交するように設定されている。透過軸１２２と透過軸１２４が観察者から見て４５度に傾けられている理由は主に視野角によるコントラスト比の変化を観察者の左右方向に均等化させるためである。
【００１０】
ランダムな偏光を持つ光７４１が偏光板１２１に入射すると、透過軸１２２に略平行な直線偏光となった光７４２となる。ガラスは等方性物質なので、ガラス基板７１１に入射した光７４２は偏光状態を保ったまま光７４３として液晶層１３１に入射する。ここで、図示しない電極によって液晶層１３１には暗表示を行なうための電界状態となっている場合、液晶層１３１に入射した光７４３はやはり偏光状態をほぼ保ったまま光７４４としてガラス基板７１２に入射する。等方性物質のガラス基板７１２に入射した光７４４は偏光状態を保ったまま光７４５として偏光板１２３に入射する。偏光板１２３の透過軸１２４の方向と光７４５の偏光方向は略直交状態であるので、偏光板１２３に入射した光７４５はほとんど透過できず、光７４６の強度は偏光板１２１と偏光板１２３の消光比程度となる。これにより人間の目では見えないレベルとなる。このような手段により液晶表示装置の暗表示が行われる。
【００１１】
図８は、図７のガラス基板７１１と７１２を複合樹脂基板１１１と１１４に置き換えた従来における構成例である。図８において既出の番号は同作用を持つ。複合樹脂基板１１１と１１４はそれぞれガラス繊維１１２、１１５と透明樹脂１１３、１１６を少なくとも含んでいる。ランダムな偏光を持つ光８４１が偏光板１２１に入射すると、透過軸１２２に略平行な直線偏光となった光８４２となる。複合樹脂基板１１１は非等方性物質なので、複合樹脂基板１１１に入射した光８４２は元の直線偏光と一般に楕円偏光を含んだ光８４３として液晶層１３１に入射する。
【００１２】
ここで、図示しない電極によって液晶層１３１には暗表示を行なうための電界状態となっている場合、液晶層１３１に入射した光８４３はその偏光状態をほぼ保ったまま光８４４として複合樹脂基板１１４に入射する。非等方性物質の複合樹脂基板１１４に入射した光８４４は元の直線偏光と楕円偏光を含んだ光８４５として偏光板１２３に入射する。偏光板１２３の透過軸１２４と略直交する偏光成分は透過できないが、光８４５が含む楕円偏光には透過軸１２４と平行な成分を含むために、暗表示にもかかわらず透過軸１２４と平行な成分が光８４６として出射する。このため、暗表示と明表示の比であるコントラストの低下が生じてしまう。
【００１３】
図９は、複合樹脂基板１１１、１１４を部分的に拡大した説明図である。図９により、複合樹脂基板１１１、１１４に入射する直線偏光がどのようにして元の直線偏光と一般に楕円偏光を含んだ状態に変わるかを図９と図１０を用いて説明する。ガラス繊維４１１と４１２はそれぞれ複数のガラス繊維が集まった束であり、ガラス繊維４１１と４１２はそれぞれ織布の縦糸と横糸を成している。図４では縦糸をＸ方向、横糸をＹ方向としている。また、ガラス繊維４１１と４１２の隙間には透明樹脂４１３を含浸させてある。なお、図９に示す複合樹脂基板の構成ならびに作製方法は特許文献２，３，４に記してある。
【００１４】
図９において、透明樹脂４１３に光学異方性の小さい材料を使用しても、複合樹脂基板を成型する際に透明樹脂４１３とガラス繊維４１１、４１２の熱膨張係数の差によって透明樹脂４１３はガラス繊維４１１や４１２と接する界面で引張り応力を受ける。このため、ガラス繊維４１１と４１２に沿って光学異方性が発生する。そのため、図９中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各点で光が受ける作用が異なる。
【００１５】
図１０は、複合樹脂基板にＸ軸と４５°の角度を成す直線偏光が入射した場合の図９中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各点を透過する光の偏光状態の一例を説明する図である。図９中のＡ点においてはガラス繊維４１１、４１２による応力の影響が小さいので光学異方性の発現はほとんど無く、図１０(ａ)に示すように、透過した光５１１は元の直線偏光とほぼ同じ状態を保っている。
【００１６】
図９中のＢ点では、透明樹脂４１３がガラス繊維４１１との熱膨張係数の差によって生じた成型時の残留応力のために、光学異方性が生じている。このため透過した直線偏光は位相差によって図１０(ｂ)に示すように一般に光５１２は楕円偏光となる。なお、図１０(ｂ)では一例として光５１２を左回りの楕円偏光で示してあるが、透明樹脂４１３の材料選択によって異なる。
【００１７】
図９中のＣ点では、透明樹脂４１３がガラス繊維４１２との熱膨張係数の差によって生じた成型時の残留応力のために、やはり光学異方性が生じている。このため入射した直線偏光は位相差によって図１０(ｃ)に示すように光５１３は楕円偏光となる。このとき、透明樹脂４１３がガラス繊維４１１と４１２で応力を受ける方向が異なるために、図９中のＢ点とＣ点では直線偏光が受ける位相差の影響が異なる。そのため、一般には光５１３は光５１２とは逆回りの楕円偏光となる。
【００１８】
図９中のＤ点は、ガラス繊維４１１と４１２が交差している点であり、透明樹脂４１３はガラス繊維４１１と４１２の両方による残留応力の影響を受けている。このため、図９中のＤ点に入射した直線偏光は光５１２と光５１３を合成したような影響を受ける。すなわち、左回りと右回りの楕円偏光が互いに打ち消しあって元の直線円光に比較的近い偏光状態を持つ光５１４となる。ただし、完全に打ち消しあう場合は少なく、光５１４はわずかながらでも楕円偏光になっているのが一般的である。
【００１９】
このように複合樹脂基板１１１、１１４に入射する直線偏光は、基板を透過する場所によりガラス繊維４１１、４１２と透明樹脂４１３によって生じる光学異方性によって直線偏光ならびに楕円偏光を含んだ光となる。そのため図８の従来構成例で説明したように、暗表示状態でも一部の光が透過する光漏れ現象が生じるためにコントラストが低下する。
【００２０】
上記の問題点を回避するために、特許文献１に記載されたように、ガラス繊維の方向と偏光板の透過軸の方向を略平行または略直交状態にする。これにより、光漏れ現象を抑えることが出来るとしている。ただし、この場合でも次のような問題が生じる。
【００２１】
液晶層を介して配置する２枚の偏光板の透過軸は観察者から見て各々４５度に傾けられ、２枚の偏光板の透過軸同士は互いに直交するように配置される。これは左右の視野角におけるコントラスト比の変化を均等化させるためである。このために、ガラス繊維の方向も観察者から見て４５度となるようにする必要がある。
【００２２】
図１１は、従来例におけるガラス繊維の織布を芯材とした複合樹脂材から基板を切り出す際の様子を説明する図である。生産の観点から織布は長く作った方が効率は良い。図１１において、Ｘ軸方向を織布の長手方向に取ると、Ｘ軸方向がガラス繊維の縦糸の方向に、Ｙ軸方向がガラス繊維の横糸の方向となる。このようなガラス繊維の織布を芯材とする複合樹脂材６１１からガラス繊維が斜め４５°となるように複合樹脂基板９２１を切り出すと、元の複合樹脂材６１１に利用できない部分が多くなり、材料の利用効率が非常に悪い。
【００２３】
また、特許文献１によれば、縦糸や横糸にあたるガラス繊維が規則的に交錯している織布の代わりに、方向が必ずしも規則的ではないガラス繊維の不織布を芯材とした複合樹脂も用いる事が出来るとしているが、偏光板の透過軸に対して非平行もしくは非垂直なガラス繊維が含まれているために、その方向の光学異方性による光漏れを防ぐことができず、コントラスト低下の原因となっていた。
【００２４】
本発明の目的は、織布または不織布の繊維状物質の向きと偏光板の透過軸の方向との関係に関わらず、光漏れの無い、良好なコントラストを持つ液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するため、本発明は、繊維状物質の織布または不織布を芯材とする複合樹脂基板と液晶層の間に偏光板を配置する。より具体的に、本発明は、基板と、液晶層、および偏光板を少なくとも有し、前記基板を光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂で構成し、前記偏光板を前記液晶層と前記基板との間に配置することを特徴とする。前記繊維状物質には、織布又は不織布を用いる。
【発明の効果】
【００２６】
従来技術では、液晶層を複合樹脂基板で挟み、さらにその外側に偏光板を配置している。特許文献１に開示の構造では、偏光板によって直線偏光となった光が複合樹脂を透過する際、基板の微小な光学異方性のために偏光の状態が乱されることがあり、光漏れやコントラスト低下の原因となっていた。
【００２７】
上記光学異方性の影響を最小限とするため、従来は複合樹脂基板の芯材である繊維状物質の向きと偏光板の透過軸の向きを規定する必要があった（特許文献１）。しかし、複合樹脂基板と液晶層の間に偏光板を配置することで、複合樹脂基板が持つ光学異方性の影響を受けることが無くなる。すなわち、複合樹脂基板を透過した光は液晶層に入射する直前に偏光板によって直線偏光となるので、複合樹脂の光学異方性の影響を受けることが無い。
【００２８】
また、明表示部分において液晶層を通過した光は、もう一方の偏光板の透過軸と平行な成分の光が直線偏光となり、もう一方の複合樹脂基板に入射する。このとき、基板の光学異方性によって直線偏光だった光の偏光成分が乱されることもあるが、観察者である人間の目は光強度のみ感じることができる（すなわち偏光状態には依存しない）ので問題ない。このことは透過型のみならず、反射型や半透過型の液晶表示装置にも適用できる。
【００２９】
本発明では、ガラス繊維の方向と、偏光板の透過軸の方向を規定する必要が無いので、従来のようにガラス繊維の織布を芯材にした複合樹脂から、縦糸または横糸にあたるガラス繊維が４５°に傾いた状態で基板として切り出す必要がない。これにより材料の利用効率を高めることができ，製品コストを抑えることが出来る。さらに、複合樹脂の芯材に、ガラス繊維の織布の代わりに低コストの不織布を用いても光漏れが無いので、コントラストの良い低コストの製品を提供できる。なお、本発明は、液晶表示装置に限らず、他の同様な光学機器にも同様に適用できる
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の最良の実施形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１は、本発明による液晶表示装置の実施例１を説明する概略構成と光の状態を表した図である。また、図２は、ガラス繊維の織布を芯材とした複合樹脂材から本発明の基板を切り出す際の様子を説明する図である。第１偏光板１２１と第２偏光板１２３の間に液晶層１３１が封入され、第１偏光板１２１、第２偏光板１２３の液晶層１３１と面する側の反対側に、それぞれ第１の基板１１１、第２の基板１１４が配置されている。両基板は、共に複合樹脂基板である。観察者から見て、第１偏光板１２１の透過軸１２２と第２偏光板１２３の透過軸１２４は、紙面の水平方向である横方向（又は垂直方向である縦方向）からそれぞれ約４５度だけ反対方向に傾けられ、透過軸１２２と透過軸１２４は互いに直交するように設定されている。また、第１の基板１１１、第２の基板１１４はそれぞれガラス繊維１１２、１１５と透明樹脂１１３、１１６から構成される。
【００３２】
この構成において、紙面の下側からランダムな偏光を持つ光１４１が第１の基板１１１に入射すると、第１の基板１１１のガラス繊維１１２と透明樹脂１１３の界面における光学異方性により直線偏光や楕円偏光を含んだ光１４２が出射する。しかし、光１４２が第１偏光板１２１に入射すると、その透過軸１２２と略平行な直線偏光１４３となって液晶層１３１に入射する。
【００３３】
ここで、図示しない電極によって液晶層１３１には暗表示を行なうための電界状態となっている場合、液晶層１３１に入射した光１４３は偏光状態をほぼ保ったまま光１４４として第２偏光板１２３に入射する。第２偏光板１２３の透過軸１２４の方向と光１４４の偏光方向は略直交状態であるので、第２偏光板１２３に入射した光１４４はほとんど透過できず、光１４５の強度は第１偏光板１２１と第２偏光板１２３の消光比程度となる。これにより光１４６は人間の目では見えないレベルとなり、暗表示が行なわれる。
【００３４】
図１で説明した本発明による液晶表示装置の実施例１の構成おいて、第１偏光板１２１、第２偏光板１２３の透過軸１２２と１２４の方向と、第１の基板１１１、第２の基板１１４に含まれるガラス繊維１１２、１１５の方向を規定する必要が無く、透過軸１２２あるいは透過軸１２４とガラス繊維１１２および１１５の方向は自由に設定できる。したがって、ガラス繊維１１２、１１５の方向を観察者から見て水平方向あるいは垂直方向にすることができる。これにより、図２に示すように、Ｘ軸方向がガラス繊維の縦糸の方向、Ｙ軸方向がガラス繊維の横糸の方向を持つガラス繊維の織布を芯材とする複合樹脂材６１１から複合樹脂基板６２１を切り出す際に、Ｘ軸とＹ軸の方向に辺を持つ長方形として切り出すことが可能なために材料の利用効率が高めることができ、液晶表示装置の製造コストを下げることができる。
【実施例２】
【００３５】
図３は、本発明による液晶表示装置の実施例２の概略構成と光の状態を説明する図である。図３において、基板１１４は光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなり、液晶層１３１は基板１１４と反射板２２１の間に配置されている。液晶層１３１と基板１１４の間で、液晶層１３１側に配置される４分の１波長板２１１と、基板１１４側に配置される偏光板１２３を有する。
【００３６】
すなわち、実施例２では、４分の１波長板２１１と反射板２２１の間に液晶層１３１が封入され、偏光板１２３は４分の１波長板２１１が液晶層１３１と面する側の反対側に配置されている。また、複合樹脂基板１１４は偏光板１２３が４分の１波長板２１１と面する側の反対側に配置されている。
【００３７】
図３の右側に入射光を、左側に出射光（反射光）を示す。ランダムな偏光を持つ光２４１が基板１１４に入射すると、ガラス繊維１１５と透明樹脂１１６の界面における光学異方性により直線偏光や楕円偏光を含んだ光２４２となる。しかし、光２４２が偏光板１２３に入射すると、透過軸１２４と略平行な直線偏光２４３となって４分の１波長板２１１に入射する。４分の１波長板２１１によって直線偏光だった光２４３は円偏光である光２４４に変わり、液晶層１３１に入射する。ここで、図示しない電極によって液晶層１３１には暗表示を行なうための電界状態となっている場合、液晶層１３１に入射した光２４４は円偏光をほぼ保ったまま光２４５として反射板２２１において反射する。
【００３８】
反射した光２４６は再び液晶層１３１に入射し、やはり偏光状態をほぼ保ったまま光２４７として４分の１波長板２１１に入射する。ここで円偏光だった光２４７は直線偏光である光２４８に変換される。ただし、光２４８の直線偏光と光２４３の直線偏光は略直交状態となる。偏光板１２３の透過軸１２４の方向と光２４８の偏光方向は略直交状態であるので、偏光板１２３に入射した光２４８はほとんど透過できず、光２４９の強度は消光比程度となる。これにより光２５０は人間の目では見えないレベルとなり、暗表示が行なわれる。
【００３９】
図３で説明した本発明の実施例２の液晶表示装置の構成おいて、偏光板１２３の透過軸１２４の方向と複合樹脂基板１１４に含まれるガラス繊維１１５の方向を規定する必要が無く、透過軸１２４とガラス繊維１１５の方向は自由に設定できる。したがって、ガラス繊維１１５の方向を観察者から見て水平方向あるいは垂直方向にする事ができる。これにより材料の利用効率が高めることができ、液晶表示装置の製造コストを下げることができる。
【実施例３】
【００４０】
図４は、本発明による液晶表示装置の実施例３の概略構成と光の状態を説明する図である。図４において、基板は光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなる第１の基板１１１および第２の基板１１４とからなる。液晶層１３１は、第１の基板１１１と第２の基板１１４の間に配置されている。偏光板は、第１の基板１１１と液晶層１３１の間に配置される第１偏光板１２１および前記第２の基板１１４と液晶層１３１の間に配置される第２偏光板１２３とで構成さる。液晶層１３１と第１偏光板１２１の間に第１位相補償板１００１が配置され、液晶層１３１と第２偏光板１２３の間に第２位相補償板１００２が配置される。
【００４１】
位相補償板を用いるのは、液晶表示装置の液晶層や偏光板で発生する位相差を補償して視野角を広げることを目的とする。本実施例では、図４に示すように液晶層１３１と第１偏光板１２１、第２偏光板１２３の間に第１位相補償板１００１、第２位相補償板１００２を配置する。第１位相補償板１００１と第２位相補償板１００２は必ずしも両方使う必要は無く、目的に応じて片側のみ配置して良い。
【実施例４】
【００４２】
図５は、本発明による液晶表示装置の実施例４の概略構成と光の状態を説明する図である。図５において、この液晶表示装置では、透明ガラス基板１１１１を有する。基板１１４は光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなる。そして、基板１１４と透明ガラス基板１１１１の間に液晶層１３１を配置し、透明ガラス基板１１１１の液晶層１３１とは反対側である背面に第１偏光板１２１を配置し、基板１１４と液晶層１３１との間に第２偏光板１２３を配置する。
【００４３】
この構成において、ランダムな偏光を持つ光１１４１が第１偏光板１２１に入射すると、透過軸１２２に略平行な直線偏光となった光１１４２となる。透明ガラス基板１１１１は等方性物質なので、透明ガラス基板１１１１に入射した光１１４２は偏光状態を保ったまま光１１４３として液晶層１３１に入射する。ここで、図示しない電極によって液晶層１３１には暗表示を行なうための電界状態となっている場合、液晶層１３１に入射した光１１４３はやはり偏光状態をほぼ保ったまま光１１４４として偏光板１２３に入射する。
【００４４】
第２偏光板１２３の透過軸１２４の方向と光１１４４の偏光方向は略直交状態であるので、第２偏光板１２３に入射した光１１４４はほとんど透過できず、光１１４５の強度は第１偏光板１２１と第２偏光板１２３の消光比程度となる。これにより光１１４６は人間の目では見えないレベルとなり、暗表示が行なわれる。
【００４５】
液晶層１３１の電界制御素子に移動度の大きい多結晶シリコンなどを用いる場合、一般に最高プロセス温度が３００〜４５０℃と高いために、ガラス基板の代わりに複合樹脂基板を用いるのは困難である。一方、カラーフィルターは比較的低い温度で作製できるので、安価で割れにくい複合樹脂基板を用いることができる。この場合、図５に示した実施例の構成のように、複合樹脂からなる基板１１４と液晶層１３１の間に第２偏光板１２３を配置することで、良好な表示品質を持つ液晶表示装置を提供することができる。
【実施例５】
【００４６】
図６は、本発明による液晶表示装置の実施例５の概略構成と光の状態を説明する図である。図６において、第１基板１１１と第２基板１１４は、光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなる。液晶層１３１は第１の基板１１１と第２の基板１１４の間に配置されている。偏光板は、第１の基板１１１と液晶層１３１の間に配置される第１偏光板１２１および第２の基板１１４と液晶層１３１の間に配置される第２偏光板１２３とで構成される。そして、液晶層１３１と第１偏光板１２１の間に透明ガラス板１２１１を配置してある。
【００４７】
この構成において、ランダムな偏光を持つ光１２４１が複合樹脂基板１１１に入射すると、ガラス繊維１１２と透明樹脂１１３の界面における光学異方性により直線偏光や楕円偏光を含んだ光１２４２となる。光１２４２が第１偏光板１２１に入射すると、透過軸１２２に略平行な直線偏光となった光１２４３となる。ガラス基板１２１１は等方性物質なので、ガラス基板１２１１に入射した光１２４３は偏光状態を保ったまま光１２４４として液晶層１３１に入射する。
【００４８】
ここで、図示しない電極によって液晶層１３１には暗表示を行なうための電界状態となっている場合、液晶層１３１に入射した光１２４４はやはり偏光状態をほぼ保ったまま光１２４５として偏光板１２３に入射する。偏光板１２３の透過軸１２４の方向と光１２４５の偏光方向は略直交状態であるので、偏光板１２３に入射した光１２４５はほとんど透過できず、光１２４６の強度は偏光板１２１と偏光板１２３の消光比程度となる。これにより光１２４７は人間の目では見えないレベルとなり、暗表示が行なわれる。
【００４９】
液晶層の電界制御素子に移動度の大きい多結晶シリコンなどを用いる場合、一般に最高プロセス温度が３００〜４５０℃と高いためにガラス基板を用いざるを得ないが、厚いガラス基板は曲げることができない。その場合、一旦、ガラス基板上に電界制御素子を作製した後に、例えばガラス基板を裏面からエッチングを行なって薄くすれば曲げられるようになる。しかし、曲げる際に薄くしたガラス基板が割れやすいため、複合樹脂基板などを裏面から補強すれば割れにくくなる。この場合、図６に示した実施例の構成のように、ガラス基板１２１１と第１の基板１１１の間に偏光板１２１を配置することで、良好な表示品質を持つ液晶表示装置を提供することができる。
【００５０】
また、図６に示した本発明の実施例５において、ガラス基板１２１１を薄くする際にガラス成分を完全に取り払い、例えばガラス基板上１２１１上に配設した電界制御素子の層のみとしても良い。即ち、電界制御素子を複合樹脂基板に転写させても良い。この場合、ガラス基板上１２１１上にあらかじめエッチング停止層を設け、その上に電界制御素子を作製した後に裏面のガラス成分をエッチングによって取り除くことで実現できる。
【００５１】
上記の各実施例における基板を構成する複合樹脂板の芯材であるガラス繊維１１２、１１５の縦糸と横糸の織り方は、平織、斜文織、朱子織のいずれであっても良い。また、縦糸と横糸が必ずしも略直交状態である必要も無い。また、基板の芯材であるガラス繊維１１２、１１５は製造コストが安価な不織布を用いることも可能である。なお、言うまでもなく、ガラス繊維に限らず、これを同様の特性を有する材料を用いることができる。
【００５２】
また、図１等に示した透過型および図３に示した反射型を組み合わせた半透過型にも本発明を適用することができる。液晶素子のタイプとしては、ＴＮ型、ＳＴＮ型、ＶＡ型（マルチドメインタイプを含む）、ＩＰＳ型、ＯＣＢ型、ＥＣＢ型などを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による液晶表示装置の実施例１を説明する概略構成と光の状態を表した図である。
【図２】ガラス繊維の織布を芯材とした複合樹脂材から本発明の基板を切り出す際の様子を説明する図である。
【図３】本発明による液晶表示装置の実施例２の概略構成と光の状態を説明する図である。
【図４】本発明による液晶表示装置の実施例３の概略構成と光の状態を説明する図である。
【図５】本発明による液晶表示装置の実施例４の概略構成と光の状態を説明する図である。
【図６】本発明による液晶表示装置の実施例５の概略構成と光の状態を説明する図である。
【図７】従来のガラス基板を用いた液晶表示装置の概略構成と光の状態の説明図である。
【図８】図７のガラス基板を複合樹脂基板に置き換えた従来の液晶表示素子の構成例を説明する図である。
【図９】複合樹脂基板を部分的に拡大した説明図である。
【図１０】複合樹脂基板にＸ軸と４５°の角度を成す直線偏光が入射した場合の図９中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各点を透過する光の偏光状態の一例を説明する図である。
【図１１】従来例におけるガラス繊維の織布を芯材とした複合樹脂材から基板を切り出す際の様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
１２１・・・第１偏光板、１２３・・・第２偏光板、１３１・・・液晶層、１１１・・・第１の基板、１１４・・・第２の基板、１２２・・・第１偏光板の透過軸、１２４・・・第２偏光板の透過軸、１１２,１１５・・・繊維状物質（ガラス繊維）、１１３,１１６・・・透明樹脂。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に複合樹脂を基板として用いて高品質の画像表示を実現する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄くて割れにくく、曲げられる液晶ディスプレイを実現させるために、基板の素材をガラスからプラスチック類に置き換える検討が進められている。その中でも、熱膨張係数を抑えることを目的に織布状のガラス繊維の周囲をプラスチックで成形した複合樹脂基板が有望視されている。この場合、光学異方性の小さいプラスチックを用いても、ガラス繊維とプラスチックの熱膨張係数の差から基板成形時の残留応力が局所的に掛かる。これが微視的な光学異方性を生じさせ、偏光制御を動作原理とする液晶ディスプレイの表示品質を低下させる原因となる。
【０００３】
特許文献１は、繊維状物質としてのガラス繊維の織布を芯材とした複合樹脂部材を液晶表示装置の基板として用いる際に、偏光板とガラス繊維の方向、ラビングの方向とガラス繊維の方向を規定することを開示する。すなわち、特許文献１では、織布の縦糸または横糸にあたるガラス繊維のいずれかの方向と偏光板の透過軸の方向を略平行もしくは略直交としている。また、織布の縦糸または横糸にあたるガラス繊維のいずれかの方向と液晶分子を配向させるためのラビングの方向を略平行もしくは略直交としている。
【０００４】
一般に、ガラス繊維等の繊維状物質（代表的には、ガラス繊維）を芯材にした複合樹脂では、成形の際の残留応力のためにガラス繊維の向きに沿って局所的な光学異方性が生じやすく、液晶表示装置の基板として用いると光漏れの原因となる。特許文献１では、ガラス繊維の方向と、偏光板の向きやラビングの方向を規定することで光漏れを抑えることができるとしている。
【特許文献１】特開２００４−２８００７１号公報
【特許文献２】ＷＯ２００３／０６４５３０号公報
【特許文献３】ＷＯ２００３／０６４５３５号公報
【特許文献４】特開２００６−２６４１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶表示装置においては、一般に、液晶層の両面に配置する偏光板の透過軸の方向を、観察者から見てプラス４５°、マイナス４５°(偏光板同士は直交状態)となるように配置する。これは視野角によるコントラスト比の変化を観察者から見て左右方向に均等化させるためである。しかし、ガラス繊維を織り込んで長い織布を作るには、織機の機構上、織布の長手方向が縦糸にあたるガラス繊維の向きとなる。したがって、一般にガラス繊維の向きは織布の外形長手方向に対して略平行(縦糸)または略直交(横糸)となる。
【０００６】
偏光板の透過軸を観察者から見て４５°に傾けるため、ガラス繊維を織布の芯材にした複合樹脂も、縦糸または横糸にあたるガラス繊維が４５°に傾いた状態で基板として切り出す必要がある。このため、材料の利用効率が非常に悪いという問題があった（図１１で後述）。
【０００７】
また、特許文献１では縦糸、横糸にあたるガラス繊維が規則的に交錯している織布の代わりに、方向が必ずしも規則的ではないガラス繊維の不織布を芯材とした複合樹脂も用いることが出来るとしている。しかし、偏光板の透過軸に対して非平行もしくは非垂直なガラス繊維が含まれているために、その方向の光学異方性による光漏れを防ぐことができず、コントラスト低下の原因となる。
【０００８】
上記したように、薄くて割れにくく、曲げられる液晶表示装置を実現させるために、基板の素材をガラスから樹脂に置き換える検討が進められている。その中でも、熱膨張係数を抑えることを目的に織布状のガラス繊維の周囲を透明樹脂で成形した複合樹脂基板が有望視されている。ただし、この場合、どんなに光学異方性の小さい透明樹脂を用いても、ガラス繊維と樹脂の熱膨張係数の差から基板成形時の残留応力が局所的に掛かり、これが微視的な光学異方性を生じさせ、偏光制御を動作原理とする液晶表示装置の表示品質を低下させる原因となっていた。このことを、従来のガラス基板を用いた液晶表示装置の構成との比較で説明する。
【０００９】
図７は、従来のガラス基板を用いた液晶表示装置の概略構成と光の状態の説明図である。ガラス基板７１１、７１２の間に液晶層１３１が封入され、ガラス基板７１１、７１２の液晶層１３１と面する側の反対側に、それぞれ偏光板１２１、１２３が配置されている。観察者から見て、偏光板１２１の透過軸１２２と偏光板１２３の透過軸１２４はそれぞれ約４５度に傾けられ、透過軸１２２と透過軸１２４は互いに直交するように設定されている。透過軸１２２と透過軸１２４が観察者から見て４５度に傾けられている理由は主に視野角によるコントラスト比の変化を観察者の左右方向に均等化させるためである。
【００１０】
ランダムな偏光を持つ光７４１が偏光板１２１に入射すると、透過軸１２２に略平行な直線偏光となった光７４２となる。ガラスは等方性物質なので、ガラス基板７１１に入射した光７４２は偏光状態を保ったまま光７４３として液晶層１３１に入射する。ここで、図示しない電極によって液晶層１３１には暗表示を行なうための電界状態となっている場合、液晶層１３１に入射した光７４３はやはり偏光状態をほぼ保ったまま光７４４としてガラス基板７１２に入射する。等方性物質のガラス基板７１２に入射した光７４４は偏光状態を保ったまま光７４５として偏光板１２３に入射する。偏光板１２３の透過軸１２４の方向と光７４５の偏光方向は略直交状態であるので、偏光板１２３に入射した光７４５はほとんど透過できず、光７４６の強度は偏光板１２１と偏光板１２３の消光比程度となる。これにより人間の目では見えないレベルとなる。このような手段により液晶表示装置の暗表示が行われる。
【００１１】
図８は、図７のガラス基板７１１と７１２を複合樹脂基板１１１と１１４に置き換えた従来における構成例である。図８において既出の番号は同作用を持つ。複合樹脂基板１１１と１１４はそれぞれガラス繊維１１２、１１５と透明樹脂１１３、１１６を少なくとも含んでいる。ランダムな偏光を持つ光８４１が偏光板１２１に入射すると、透過軸１２２に略平行な直線偏光となった光８４２となる。複合樹脂基板１１１は非等方性物質なので、複合樹脂基板１１１に入射した光８４２は元の直線偏光と一般に楕円偏光を含んだ光８４３として液晶層１３１に入射する。
【００１２】
ここで、図示しない電極によって液晶層１３１には暗表示を行なうための電界状態となっている場合、液晶層１３１に入射した光８４３はその偏光状態をほぼ保ったまま光８４４として複合樹脂基板１１４に入射する。非等方性物質の複合樹脂基板１１４に入射した光８４４は元の直線偏光と楕円偏光を含んだ光８４５として偏光板１２３に入射する。偏光板１２３の透過軸１２４と略直交する偏光成分は透過できないが、光８４５が含む楕円偏光には透過軸１２４と平行な成分を含むために、暗表示にもかかわらず透過軸１２４と平行な成分が光８４６として出射する。このため、暗表示と明表示の比であるコントラストの低下が生じてしまう。
【００１３】
図９は、複合樹脂基板１１１、１１４を部分的に拡大した説明図である。図９により、複合樹脂基板１１１、１１４に入射する直線偏光がどのようにして元の直線偏光と一般に楕円偏光を含んだ状態に変わるかを図９と図１０を用いて説明する。ガラス繊維４１１と４１２はそれぞれ複数のガラス繊維が集まった束であり、ガラス繊維４１１と４１２はそれぞれ織布の縦糸と横糸を成している。図４では縦糸をＸ方向、横糸をＹ方向としている。また、ガラス繊維４１１と４１２の隙間には透明樹脂４１３を含浸させてある。なお、図９に示す複合樹脂基板の構成ならびに作製方法は特許文献２，３，４に記してある。
【００１４】
図９において、透明樹脂４１３に光学異方性の小さい材料を使用しても、複合樹脂基板を成型する際に透明樹脂４１３とガラス繊維４１１、４１２の熱膨張係数の差によって透明樹脂４１３はガラス繊維４１１や４１２と接する界面で引張り応力を受ける。このため、ガラス繊維４１１と４１２に沿って光学異方性が発生する。そのため、図９中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各点で光が受ける作用が異なる。
【００１５】
図１０は、複合樹脂基板にＸ軸と４５°の角度を成す直線偏光が入射した場合の図９中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各点を透過する光の偏光状態の一例を説明する図である。図９中のＡ点においてはガラス繊維４１１、４１２による応力の影響が小さいので光学異方性の発現はほとんど無く、図１０(ａ)に示すように、透過した光５１１は元の直線偏光とほぼ同じ状態を保っている。
【００１６】
図９中のＢ点では、透明樹脂４１３がガラス繊維４１１との熱膨張係数の差によって生じた成型時の残留応力のために、光学異方性が生じている。このため透過した直線偏光は位相差によって図１０(ｂ)に示すように一般に光５１２は楕円偏光となる。なお、図１０(ｂ)では一例として光５１２を左回りの楕円偏光で示してあるが、透明樹脂４１３の材料選択によって異なる。
【００１７】
図９中のＣ点では、透明樹脂４１３がガラス繊維４１２との熱膨張係数の差によって生じた成型時の残留応力のために、やはり光学異方性が生じている。このため入射した直線偏光は位相差によって図１０(ｃ)に示すように光５１３は楕円偏光となる。このとき、透明樹脂４１３がガラス繊維４１１と４１２で応力を受ける方向が異なるために、図９中のＢ点とＣ点では直線偏光が受ける位相差の影響が異なる。そのため、一般には光５１３は光５１２とは逆回りの楕円偏光となる。
【００１８】
図９中のＤ点は、ガラス繊維４１１と４１２が交差している点であり、透明樹脂４１３はガラス繊維４１１と４１２の両方による残留応力の影響を受けている。このため、図９中のＤ点に入射した直線偏光は光５１２と光５１３を合成したような影響を受ける。すなわち、左回りと右回りの楕円偏光が互いに打ち消しあって元の直線円光に比較的近い偏光状態を持つ光５１４となる。ただし、完全に打ち消しあう場合は少なく、光５１４はわずかながらでも楕円偏光になっているのが一般的である。
【００１９】
このように複合樹脂基板１１１、１１４に入射する直線偏光は、基板を透過する場所によりガラス繊維４１１、４１２と透明樹脂４１３によって生じる光学異方性によって直線偏光ならびに楕円偏光を含んだ光となる。そのため図８の従来構成例で説明したように、暗表示状態でも一部の光が透過する光漏れ現象が生じるためにコントラストが低下する。
【００２０】
上記の問題点を回避するために、特許文献１に記載されたように、ガラス繊維の方向と偏光板の透過軸の方向を略平行または略直交状態にする。これにより、光漏れ現象を抑えることが出来るとしている。ただし、この場合でも次のような問題が生じる。
【００２１】
液晶層を介して配置する２枚の偏光板の透過軸は観察者から見て各々４５度に傾けられ、２枚の偏光板の透過軸同士は互いに直交するように配置される。これは左右の視野角におけるコントラスト比の変化を均等化させるためである。このために、ガラス繊維の方向も観察者から見て４５度となるようにする必要がある。
【００２２】
図１１は、従来例におけるガラス繊維の織布を芯材とした複合樹脂材から基板を切り出す際の様子を説明する図である。生産の観点から織布は長く作った方が効率は良い。図１１において、Ｘ軸方向を織布の長手方向に取ると、Ｘ軸方向がガラス繊維の縦糸の方向に、Ｙ軸方向がガラス繊維の横糸の方向となる。このようなガラス繊維の織布を芯材とする複合樹脂材６１１からガラス繊維が斜め４５°となるように複合樹脂基板９２１を切り出すと、元の複合樹脂材６１１に利用できない部分が多くなり、材料の利用効率が非常に悪い。
【００２３】
また、特許文献１によれば、縦糸や横糸にあたるガラス繊維が規則的に交錯している織布の代わりに、方向が必ずしも規則的ではないガラス繊維の不織布を芯材とした複合樹脂も用いる事が出来るとしているが、偏光板の透過軸に対して非平行もしくは非垂直なガラス繊維が含まれているために、その方向の光学異方性による光漏れを防ぐことができず、コントラスト低下の原因となっていた。
【００２４】
本発明の目的は、織布または不織布の繊維状物質の向きと偏光板の透過軸の方向との関係に関わらず、光漏れの無い、良好なコントラストを持つ液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するため、本発明は、繊維状物質の織布または不織布を芯材とする複合樹脂基板と液晶層の間に偏光板を配置する。より具体的に、本発明は、基板と、液晶層、および偏光板を少なくとも有し、前記基板を光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂で構成し、前記偏光板を前記液晶層と前記基板との間に配置することを特徴とする。前記繊維状物質には、織布又は不織布を用いる。
【発明の効果】
【００２６】
従来技術では、液晶層を複合樹脂基板で挟み、さらにその外側に偏光板を配置している。特許文献１に開示の構造では、偏光板によって直線偏光となった光が複合樹脂を透過する際、基板の微小な光学異方性のために偏光の状態が乱されることがあり、光漏れやコントラスト低下の原因となっていた。
【００２７】
上記光学異方性の影響を最小限とするため、従来は複合樹脂基板の芯材である繊維状物質の向きと偏光板の透過軸の向きを規定する必要があった（特許文献１）。しかし、複合樹脂基板と液晶層の間に偏光板を配置することで、複合樹脂基板が持つ光学異方性の影響を受けることが無くなる。すなわち、複合樹脂基板を透過した光は液晶層に入射する直前に偏光板によって直線偏光となるので、複合樹脂の光学異方性の影響を受けることが無い。
【００２８】
また、明表示部分において液晶層を通過した光は、もう一方の偏光板の透過軸と平行な成分の光が直線偏光となり、もう一方の複合樹脂基板に入射する。このとき、基板の光学異方性によって直線偏光だった光の偏光成分が乱されることもあるが、観察者である人間の目は光強度のみ感じることができる（すなわち偏光状態には依存しない）ので問題ない。このことは透過型のみならず、反射型や半透過型の液晶表示装置にも適用できる。
【００２９】
本発明では、ガラス繊維の方向と、偏光板の透過軸の方向を規定する必要が無いので、従来のようにガラス繊維の織布を芯材にした複合樹脂から、縦糸または横糸にあたるガラス繊維が４５°に傾いた状態で基板として切り出す必要がない。これにより材料の利用効率を高めることができ，製品コストを抑えることが出来る。さらに、複合樹脂の芯材に、ガラス繊維の織布の代わりに低コストの不織布を用いても光漏れが無いので、コントラストの良い低コストの製品を提供できる。なお、本発明は、液晶表示装置に限らず、他の同様な光学機器にも同様に適用できる
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の最良の実施形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１は、本発明による液晶表示装置の実施例１を説明する概略構成と光の状態を表した図である。また、図２は、ガラス繊維の織布を芯材とした複合樹脂材から本発明の基板を切り出す際の様子を説明する図である。第１偏光板１２１と第２偏光板１２３の間に液晶層１３１が封入され、第１偏光板１２１、第２偏光板１２３の液晶層１３１と面する側の反対側に、それぞれ第１の基板１１１、第２の基板１１４が配置されている。両基板は、共に複合樹脂基板である。観察者から見て、第１偏光板１２１の透過軸１２２と第２偏光板１２３の透過軸１２４は、紙面の水平方向である横方向（又は垂直方向である縦方向）からそれぞれ約４５度だけ反対方向に傾けられ、透過軸１２２と透過軸１２４は互いに直交するように設定されている。また、第１の基板１１１、第２の基板１１４はそれぞれガラス繊維１１２、１１５と透明樹脂１１３、１１６から構成される。
【００３２】
この構成において、紙面の下側からランダムな偏光を持つ光１４１が第１の基板１１１に入射すると、第１の基板１１１のガラス繊維１１２と透明樹脂１１３の界面における光学異方性により直線偏光や楕円偏光を含んだ光１４２が出射する。しかし、光１４２が第１偏光板１２１に入射すると、その透過軸１２２と略平行な直線偏光１４３となって液晶層１３１に入射する。
【００３３】
ここで、図示しない電極によって液晶層１３１には暗表示を行なうための電界状態となっている場合、液晶層１３１に入射した光１４３は偏光状態をほぼ保ったまま光１４４として第２偏光板１２３に入射する。第２偏光板１２３の透過軸１２４の方向と光１４４の偏光方向は略直交状態であるので、第２偏光板１２３に入射した光１４４はほとんど透過できず、光１４５の強度は第１偏光板１２１と第２偏光板１２３の消光比程度となる。これにより光１４６は人間の目では見えないレベルとなり、暗表示が行なわれる。
【００３４】
図１で説明した本発明による液晶表示装置の実施例１の構成おいて、第１偏光板１２１、第２偏光板１２３の透過軸１２２と１２４の方向と、第１の基板１１１、第２の基板１１４に含まれるガラス繊維１１２、１１５の方向を規定する必要が無く、透過軸１２２あるいは透過軸１２４とガラス繊維１１２および１１５の方向は自由に設定できる。したがって、ガラス繊維１１２、１１５の方向を観察者から見て水平方向あるいは垂直方向にすることができる。これにより、図２に示すように、Ｘ軸方向がガラス繊維の縦糸の方向、Ｙ軸方向がガラス繊維の横糸の方向を持つガラス繊維の織布を芯材とする複合樹脂材６１１から複合樹脂基板６２１を切り出す際に、Ｘ軸とＹ軸の方向に辺を持つ長方形として切り出すことが可能なために材料の利用効率が高めることができ、液晶表示装置の製造コストを下げることができる。
【実施例２】
【００３５】
図３は、本発明による液晶表示装置の実施例２の概略構成と光の状態を説明する図である。図３において、基板１１４は光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなり、液晶層１３１は基板１１４と反射板２２１の間に配置されている。液晶層１３１と基板１１４の間で、液晶層１３１側に配置される４分の１波長板２１１と、基板１１４側に配置される偏光板１２３を有する。
【００３６】
すなわち、実施例２では、４分の１波長板２１１と反射板２２１の間に液晶層１３１が封入され、偏光板１２３は４分の１波長板２１１が液晶層１３１と面する側の反対側に配置されている。また、複合樹脂基板１１４は偏光板１２３が４分の１波長板２１１と面する側の反対側に配置されている。
【００３７】
図３の右側に入射光を、左側に出射光（反射光）を示す。ランダムな偏光を持つ光２４１が基板１１４に入射すると、ガラス繊維１１５と透明樹脂１１６の界面における光学異方性により直線偏光や楕円偏光を含んだ光２４２となる。しかし、光２４２が偏光板１２３に入射すると、透過軸１２４と略平行な直線偏光２４３となって４分の１波長板２１１に入射する。４分の１波長板２１１によって直線偏光だった光２４３は円偏光である光２４４に変わり、液晶層１３１に入射する。ここで、図示しない電極によって液晶層１３１には暗表示を行なうための電界状態となっている場合、液晶層１３１に入射した光２４４は円偏光をほぼ保ったまま光２４５として反射板２２１において反射する。
【００３８】
反射した光２４６は再び液晶層１３１に入射し、やはり偏光状態をほぼ保ったまま光２４７として４分の１波長板２１１に入射する。ここで円偏光だった光２４７は直線偏光である光２４８に変換される。ただし、光２４８の直線偏光と光２４３の直線偏光は略直交状態となる。偏光板１２３の透過軸１２４の方向と光２４８の偏光方向は略直交状態であるので、偏光板１２３に入射した光２４８はほとんど透過できず、光２４９の強度は消光比程度となる。これにより光２５０は人間の目では見えないレベルとなり、暗表示が行なわれる。
【００３９】
図３で説明した本発明の実施例２の液晶表示装置の構成おいて、偏光板１２３の透過軸１２４の方向と複合樹脂基板１１４に含まれるガラス繊維１１５の方向を規定する必要が無く、透過軸１２４とガラス繊維１１５の方向は自由に設定できる。したがって、ガラス繊維１１５の方向を観察者から見て水平方向あるいは垂直方向にする事ができる。これにより材料の利用効率が高めることができ、液晶表示装置の製造コストを下げることができる。
【実施例３】
【００４０】
図４は、本発明による液晶表示装置の実施例３の概略構成と光の状態を説明する図である。図４において、基板は光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなる第１の基板１１１および第２の基板１１４とからなる。液晶層１３１は、第１の基板１１１と第２の基板１１４の間に配置されている。偏光板は、第１の基板１１１と液晶層１３１の間に配置される第１偏光板１２１および前記第２の基板１１４と液晶層１３１の間に配置される第２偏光板１２３とで構成さる。液晶層１３１と第１偏光板１２１の間に第１位相補償板１００１が配置され、液晶層１３１と第２偏光板１２３の間に第２位相補償板１００２が配置される。
【００４１】
位相補償板を用いるのは、液晶表示装置の液晶層や偏光板で発生する位相差を補償して視野角を広げることを目的とする。本実施例では、図４に示すように液晶層１３１と第１偏光板１２１、第２偏光板１２３の間に第１位相補償板１００１、第２位相補償板１００２を配置する。第１位相補償板１００１と第２位相補償板１００２は必ずしも両方使う必要は無く、目的に応じて片側のみ配置して良い。
【実施例４】
【００４２】
図５は、本発明による液晶表示装置の実施例４の概略構成と光の状態を説明する図である。図５において、この液晶表示装置では、透明ガラス基板１１１１を有する。基板１１４は光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなる。そして、基板１１４と透明ガラス基板１１１１の間に液晶層１３１を配置し、透明ガラス基板１１１１の液晶層１３１とは反対側である背面に第１偏光板１２１を配置し、基板１１４と液晶層１３１との間に第２偏光板１２３を配置する。
【００４３】
この構成において、ランダムな偏光を持つ光１１４１が第１偏光板１２１に入射すると、透過軸１２２に略平行な直線偏光となった光１１４２となる。透明ガラス基板１１１１は等方性物質なので、透明ガラス基板１１１１に入射した光１１４２は偏光状態を保ったまま光１１４３として液晶層１３１に入射する。ここで、図示しない電極によって液晶層１３１には暗表示を行なうための電界状態となっている場合、液晶層１３１に入射した光１１４３はやはり偏光状態をほぼ保ったまま光１１４４として偏光板１２３に入射する。
【００４４】
第２偏光板１２３の透過軸１２４の方向と光１１４４の偏光方向は略直交状態であるので、第２偏光板１２３に入射した光１１４４はほとんど透過できず、光１１４５の強度は第１偏光板１２１と第２偏光板１２３の消光比程度となる。これにより光１１４６は人間の目では見えないレベルとなり、暗表示が行なわれる。
【００４５】
液晶層１３１の電界制御素子に移動度の大きい多結晶シリコンなどを用いる場合、一般に最高プロセス温度が３００〜４５０℃と高いために、ガラス基板の代わりに複合樹脂基板を用いるのは困難である。一方、カラーフィルターは比較的低い温度で作製できるので、安価で割れにくい複合樹脂基板を用いることができる。この場合、図５に示した実施例の構成のように、複合樹脂からなる基板１１４と液晶層１３１の間に第２偏光板１２３を配置することで、良好な表示品質を持つ液晶表示装置を提供することができる。
【実施例５】
【００４６】
図６は、本発明による液晶表示装置の実施例５の概略構成と光の状態を説明する図である。図６において、第１基板１１１と第２基板１１４は、光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなる。液晶層１３１は第１の基板１１１と第２の基板１１４の間に配置されている。偏光板は、第１の基板１１１と液晶層１３１の間に配置される第１偏光板１２１および第２の基板１１４と液晶層１３１の間に配置される第２偏光板１２３とで構成される。そして、液晶層１３１と第１偏光板１２１の間に透明ガラス板１２１１を配置してある。
【００４７】
この構成において、ランダムな偏光を持つ光１２４１が複合樹脂基板１１１に入射すると、ガラス繊維１１２と透明樹脂１１３の界面における光学異方性により直線偏光や楕円偏光を含んだ光１２４２となる。光１２４２が第１偏光板１２１に入射すると、透過軸１２２に略平行な直線偏光となった光１２４３となる。ガラス基板１２１１は等方性物質なので、ガラス基板１２１１に入射した光１２４３は偏光状態を保ったまま光１２４４として液晶層１３１に入射する。
【００４８】
ここで、図示しない電極によって液晶層１３１には暗表示を行なうための電界状態となっている場合、液晶層１３１に入射した光１２４４はやはり偏光状態をほぼ保ったまま光１２４５として偏光板１２３に入射する。偏光板１２３の透過軸１２４の方向と光１２４５の偏光方向は略直交状態であるので、偏光板１２３に入射した光１２４５はほとんど透過できず、光１２４６の強度は偏光板１２１と偏光板１２３の消光比程度となる。これにより光１２４７は人間の目では見えないレベルとなり、暗表示が行なわれる。
【００４９】
液晶層の電界制御素子に移動度の大きい多結晶シリコンなどを用いる場合、一般に最高プロセス温度が３００〜４５０℃と高いためにガラス基板を用いざるを得ないが、厚いガラス基板は曲げることができない。その場合、一旦、ガラス基板上に電界制御素子を作製した後に、例えばガラス基板を裏面からエッチングを行なって薄くすれば曲げられるようになる。しかし、曲げる際に薄くしたガラス基板が割れやすいため、複合樹脂基板などを裏面から補強すれば割れにくくなる。この場合、図６に示した実施例の構成のように、ガラス基板１２１１と第１の基板１１１の間に偏光板１２１を配置することで、良好な表示品質を持つ液晶表示装置を提供することができる。
【００５０】
また、図６に示した本発明の実施例５において、ガラス基板１２１１を薄くする際にガラス成分を完全に取り払い、例えばガラス基板上１２１１上に配設した電界制御素子の層のみとしても良い。即ち、電界制御素子を複合樹脂基板に転写させても良い。この場合、ガラス基板上１２１１上にあらかじめエッチング停止層を設け、その上に電界制御素子を作製した後に裏面のガラス成分をエッチングによって取り除くことで実現できる。
【００５１】
上記の各実施例における基板を構成する複合樹脂板の芯材であるガラス繊維１１２、１１５の縦糸と横糸の織り方は、平織、斜文織、朱子織のいずれであっても良い。また、縦糸と横糸が必ずしも略直交状態である必要も無い。また、基板の芯材であるガラス繊維１１２、１１５は製造コストが安価な不織布を用いることも可能である。なお、言うまでもなく、ガラス繊維に限らず、これを同様の特性を有する材料を用いることができる。
【００５２】
また、図１等に示した透過型および図３に示した反射型を組み合わせた半透過型にも本発明を適用することができる。液晶素子のタイプとしては、ＴＮ型、ＳＴＮ型、ＶＡ型（マルチドメインタイプを含む）、ＩＰＳ型、ＯＣＢ型、ＥＣＢ型などを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による液晶表示装置の実施例１を説明する概略構成と光の状態を表した図である。
【図２】ガラス繊維の織布を芯材とした複合樹脂材から本発明の基板を切り出す際の様子を説明する図である。
【図３】本発明による液晶表示装置の実施例２の概略構成と光の状態を説明する図である。
【図４】本発明による液晶表示装置の実施例３の概略構成と光の状態を説明する図である。
【図５】本発明による液晶表示装置の実施例４の概略構成と光の状態を説明する図である。
【図６】本発明による液晶表示装置の実施例５の概略構成と光の状態を説明する図である。
【図７】従来のガラス基板を用いた液晶表示装置の概略構成と光の状態の説明図である。
【図８】図７のガラス基板を複合樹脂基板に置き換えた従来の液晶表示素子の構成例を説明する図である。
【図９】複合樹脂基板を部分的に拡大した説明図である。
【図１０】複合樹脂基板にＸ軸と４５°の角度を成す直線偏光が入射した場合の図９中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各点を透過する光の偏光状態の一例を説明する図である。
【図１１】従来例におけるガラス繊維の織布を芯材とした複合樹脂材から基板を切り出す際の様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
１２１・・・第１偏光板、１２３・・・第２偏光板、１３１・・・液晶層、１１１・・・第１の基板、１１４・・・第２の基板、１２２・・・第１偏光板の透過軸、１２４・・・第２偏光板の透過軸、１１２,１１５・・・繊維状物質（ガラス繊維）、１１３,１１６・・・透明樹脂。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、液晶層、および偏光板を少なくとも有する液晶表示装置であって、
前記基板は、光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなり、前記偏光板は前記液晶層と前記基板との間に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記繊維状物質は、織布を成していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記繊維状物質は、不織布を成していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
基板と、液晶層、および偏光板を少なくとも有する液晶表示装置であって、
前記基板は、光透過性の繊維状物質を含む透光性樹脂からなる第１の基板および第２の基板とからなり、
前記液晶層は、前記第１の基板と第２の基板の間に配置されており、
前記偏光板は、前記第１の基板と前記液晶層の間に配置される第１偏光板および前記第２の基板と前記液晶層の間に配置される第２偏光板とで構成されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
基板と、液晶層と、偏光板と、反射板を少なくとも有する液晶表示装置であって、
前記基板は、光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなり、
前記液晶層は、前記基板と前記反射板の間に配置されており、
前記液晶層と前記基板の間で、前記液晶層側に配置される４分の１波長板と、前記基板側に配置される偏光板を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
基板と、液晶層、および偏光板を少なくとも有する液晶表示装置であって、
前記基板は、光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなる第１の基板および第２の基板とからなり、
前記液晶層は、前記第１の基板と第２の基板の間に配置されており、
前記偏光板は、前記第１の基板と前記液晶層の間に配置される第１偏光板および前記第２の基板と前記液晶層の間に配置される第２偏光板とで構成され、
前記液晶層と前記第１偏光板の間に配置される第１位相補償板と、前記液晶層と前記第２偏光板の間に配置される第２位相補償板とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
前記基板の少なくとも一つには、前記液晶層を駆動させる電界制御素子が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
第１の基板と第２の基板と液晶層と第１の偏光板と第２の偏光板とを少なくとも有する液晶表示装置であった、
前記第１の基板はガラス基板であり、
前記第２の基板は光透過性の繊維状物質を含む透光性樹脂基板であり、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に前記液晶層が配置され、
前記第１の偏光板は、前記第１の基板の前記液晶層とは反対側に配置され、
前記第２の偏光板は、前記第２の基板と前記液晶層との間に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１の偏光板の前記第１の基板とは反対側の面には、光透過性の繊維状物質を含む透光性樹脂基板からなる第３の基板が配置されることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第１の基板には、前記液晶層を駆動させる電界制御素子が形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記繊維状物質は、織布を成していることを特徴とする請求項４から請求項１０の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記繊維状物質は、不織布を成していることを特徴とする請求項４から制御１０の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項１】
基板と、液晶層、および偏光板を少なくとも有する液晶表示装置であって、
前記基板は、光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなり、前記偏光板は前記液晶層と前記基板との間に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記繊維状物質は、織布を成していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記繊維状物質は、不織布を成していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
基板と、液晶層、および偏光板を少なくとも有する液晶表示装置であって、
前記基板は、光透過性の繊維状物質を含む透光性樹脂からなる第１の基板および第２の基板とからなり、
前記液晶層は、前記第１の基板と第２の基板の間に配置されており、
前記偏光板は、前記第１の基板と前記液晶層の間に配置される第１偏光板および前記第２の基板と前記液晶層の間に配置される第２偏光板とで構成されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
基板と、液晶層と、偏光板と、反射板を少なくとも有する液晶表示装置であって、
前記基板は、光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなり、
前記液晶層は、前記基板と前記反射板の間に配置されており、
前記液晶層と前記基板の間で、前記液晶層側に配置される４分の１波長板と、前記基板側に配置される偏光板を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
基板と、液晶層、および偏光板を少なくとも有する液晶表示装置であって、
前記基板は、光透過性繊維状物質を含む透光性樹脂からなる第１の基板および第２の基板とからなり、
前記液晶層は、前記第１の基板と第２の基板の間に配置されており、
前記偏光板は、前記第１の基板と前記液晶層の間に配置される第１偏光板および前記第２の基板と前記液晶層の間に配置される第２偏光板とで構成され、
前記液晶層と前記第１偏光板の間に配置される第１位相補償板と、前記液晶層と前記第２偏光板の間に配置される第２位相補償板とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
前記基板の少なくとも一つには、前記液晶層を駆動させる電界制御素子が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
第１の基板と第２の基板と液晶層と第１の偏光板と第２の偏光板とを少なくとも有する液晶表示装置であった、
前記第１の基板はガラス基板であり、
前記第２の基板は光透過性の繊維状物質を含む透光性樹脂基板であり、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に前記液晶層が配置され、
前記第１の偏光板は、前記第１の基板の前記液晶層とは反対側に配置され、
前記第２の偏光板は、前記第２の基板と前記液晶層との間に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１の偏光板の前記第１の基板とは反対側の面には、光透過性の繊維状物質を含む透光性樹脂基板からなる第３の基板が配置されることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第１の基板には、前記液晶層を駆動させる電界制御素子が形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記繊維状物質は、織布を成していることを特徴とする請求項４から請求項１０の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記繊維状物質は、不織布を成していることを特徴とする請求項４から制御１０の何れかに記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１１５８６５（Ｐ２００９−１１５８６５Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８５６５４（Ｐ２００７−２８５６５４）
【出願日】平成１９年１１月２日（２００７．１１．２）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２日（２００７．１１．２）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
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